Теория решения изобретательских задач 2009

Вприведенном определении назван субъект – решатель задачи1, для кого это отношение нежелательно. По умолчанию под ним нами понимается лицо, разделяющее нормы общества (писанные и неписанные), т.е. лицо, принадлежащее к большинству членов общества2.

Рассмотрим типы нежелательных эффектов на примере отношений пар элементов (двусторонние конфликты).

Ниже в таблице 5 дана лишь частичная классификация (типология) нежелательных эффектов (НЭ). В ней приведены одиночные и двойные (например, сопряженные) взаимодействия элементов, хотя они вполне могут быть

имножественными. В связи с этим данная таблица может рассматриваться как генератор моделей более сложных НЭ.

Рекомендации по формированию и использованию более сложных моделей (отражающих реальные отношения систем) укладываются в рамки рекомендаций по моделированию вообще. Любая модель хороша, если она проста и адекватна моделируемому объекту. Здесь важно использовать принцип «бритвы Оккама»: «Не следует множить сущее без необходимости» (либо «Не следует привлекать новые сущности без самой крайней на то необходимости»).3

Втабл. 5 нетрудно увидеть, что все нежелательные эффекты имеют функциональную (действенную) природу.

Это очень важный момент для изучения ТРИЗ в частности и вообще для формирования человека, обладающего системным мышлением. Ведь все объекты как первой природы (естественной), так и второй (искусственной, антропогенной, созданной руками человека) функциональны. Люди, создавая или приобретая различные объекты (вещи), в конечном счете, желают удовлетворения своих различных потребностей, а это происходит в процессе реализации функций объектов.

1Каждый человек, по сути, является лицом, принимающим решение (ЛПР). Используемый нами термин «решатель задачи» является эквивалентом аббревиатуры ЛПР.

2Под демократией (« властью народа») нами понимается доминирование интересов большинства членов общества (конечно же, при учете интересов меньшинства).

3«Бритва (лезвие) Оккама» – методологический принцип, получивший название по имени английского монаха-францисканца, философа-номиналиста Уильяма Оккама (ок. 1285–1349). Этот принцип формирует базис методологического редукционизма, также называемый принципом бережливости, или законом экономии.

23

Безусловно, среди нежелательных эффектов есть отношения, где нет действия (см. бездействие – НЭ2), а значит, нет изменения свойств систем. Однако бездействие (или даже отсутствие связи элементов) рассматривается решателем (по сути, членом демократического общества) как нежелательное действие (деяние).

Ведь нормы общества предписывают в этих случаях иное1. В юридической практике, например, весьма важным моментом деятельности является квалификация деяний (они квалифицируются как уголовно-наказуемые, административно-наказуемые и т.п.).

Для понимания природы нежелательных эффектов нам важно понимать, что

любое действие (деяние) – это изменение (смена) свойств какого-либо объекта (системы), происходящее в процессе проявления свойств другого (более активного в данном акте) объекта – носителя действия (функции).

Ниже нами будет показано, что действие и есть разрешение противоречия.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение нежелательному эффекту (НЭ).

2.Раскройте типологию моделей НЭ.

3.Поясните, почему все НЭ имеют функциональную природу?

2.4. Понятие противоречия и виды противоречия в ТРИЗ

Считаем целесообразным начать данный раздел с библейской истории, проанализированной В.А. Королевым (г. Белая Церковь, Украина).

1 Примером может служить неоказание помощи, например, пострадавшему в ДТП человеку лицом, имеющим врачебное (либо фельдшерское) образование (и дававших клятву Гиппократа).

24

Книжники и фарисеи подвели к Христу испуганную грешницу и сказали: «Решили мы, Учитель, следовать твоим заветам и не тронули мы грешницу, взятую в прелюбодеянии. Но Моисей заповедовал нам побивать таких камнями. Что скажешь?». Так, Иисус столкнулся с тяжелейшим противоречием: Он, Бог, и сын Бога, проповедовал милосердие, а Бог-Отец через Моисея заповедовал наказание смертью за прелюбодеяние. Разрешая это противоречие, Иисус сказал: «Кто из вас без греха, первым брось камень». Таким образом, Иисус не отменил закон, а внес ограничение в закон, – исполнить закон может только безгрешный человек. Таких, конечно, не нашлось.

Противоречие – важнейшее понятие, не случайно именуемое «ядром диалектики». По-видимому, одна из первых попыток в истории человечества объяснить динамику мира зародилась в недрах зороастризма – древней религии, возникшей на рубеже II и I-го тысячелетий до н.э. в Азии. Легендарный пророк Заратустра сформулировал представление о противоборстве добра и зла как первопричине развития. Впоследствии базисное представление о противоречии легло в основу диалектики. Согласно Г. Гегелю, в природе нет предмета, в котором не найти противоречия, «противоречие есть корень всякого движения и жизненности».

Вобыденной жизни под противоречием понимается несогласие, противоположность интересов или мнений по одному и тому же поводу. Такое понимание очень близко пониманию противоречия в ТРИЗ.

Этимологически слово противоречие – это «против речи», против мнения, против желания.

Вформальной логике под противоречием понимают противоречие с истиной, – наличие в одном и том же рассуждении двух высказываний, из которых одно исключает другое. Например, утверждение «объект А сейчас горячий» противоположно и исключает утверждение «объект А сейчас холодный». По законам формальной логики эти два утверждения одновременно и одноместно верными быть не могут, при условии, конечно, что понятия «горячий» и «холодный» четко определены. Однако в диалектической логике противоречия считаются естественным источником развития систем.

Согласно логическим словарям, «диалектическое противоречие – взаимодействие между взаимоисключающими, но при этом взаимообусловливающими и взаимопроникающими друг друга противоположностями внутри единого объекта и его состояний, или же понятий, высказываний, теорий. Оно присуще всем природным, общественным и познавательным процессам. Например, противоречие между новым и старым, между формой и содержанием, между производительными силами и производственными отношениями и т.п.».

Большая советская энциклопедия (БСЭ) определяет диалектическое противоречие как «взаимодействие противоположных, взаимоисключающих сторон и тенденций предметов и явлений, которые вместе с тем находятся во внутреннем единстве и взаимопроникновении, выступая источником самодвижения и развития объективного мира и познания». Таким образом,

25

диалектическое противоречие – это раздвоение единого объекта на два исключающих и взаимопроникающих момента, формально-логическое противоречие – это не раздвоение единого, а приписывание единому в целом объекту какого-либо признака и одновременное отрицание этого же признака у данного единого объекта. Иносказательно можно это представить так: в случае

диалектического противоречия две стороны в сумме дают 1, а в случае формально-логического противоречия – утверждение (+) и отрицание (–) дают 0.

Главной задачей ТРИЗ тоже является развитие систем. Их можно (и нужно!) развивать диалектическим путем, т.е. путём выявления и разрешения противоречий, что должно привести к улучшению существующих «старых» систем, например, путём изобретения новых систем.

Диалектика дает нам ясный механизм рождения нового как результат взаимодействия противоречий. Отношения между составляющими системы или её внешним окружением категорируются по степени различия, амбивалентности1: тождество, различие, противоположность или собственно противоречие. Любое из несовпадений на качественном уровне может вылиться в зародыш нового, еще не присущего системе. В процессе развития системы несовпадения углубляются и наконец, превращаются в некоторую несовместимость, вначале распространяющуюся на определенную область системы, а затем, в случае успешных трансформаций, приобретающую законченность формы (элементную, структурную, организационную)2.

Организуясь как самостоятельное, это образование несет в себе категорию отрицания, что и проявляется в его локализации. Но коль скоро новое образование вырастает внутри системы, в предыстории являясь частью системы, оно тем самым демонстрирует единство с последней. Этот цикл завершается сосуществованием двух образований: «старой» системы (которая переродилась, т.к. выделила из себя нечто новое и в течение этого акта взаимодействовала с ним) и нового образования, приобретшего законченную форму и, быть может, известную самостоятельность. Последнее и составляет сущность закона отрицания отрицания.

Говоря о роли противоречий в развитии системы, надо подчеркнуть, что источником нового могут быть как внутренние противоречия между элементами системы (или на более низком структурном уровне), так и внешние (между системой и средой).

В философии принято делить противоречия на антагонистические3 и неантогонистические. Под первыми понимают непреодолимые противоречия, которые могут разрешаться только кризисом.

1Амбивалентность (от лат. ambo – «оба» и лат. valentia – «сила») – двойственность отношения к чему-либо, в особенности двойственность переживания, выражающаяся в том, что один объект вызывает у человека одновременно два противоположных чувства.

2Могилевский, В.Д. Методология систем: вербальный подход / В.Д. Могилевский. – М.: Экономика, 1999. – С. 31.

3Антагонизм (от греч.) – противодействие, вражда; антагонист – противник, соперник.

26

Втеории систем термин «противоречие» заменяют понятием «конфликт». Специалисты отмечают, что конфликт есть частный случай взаимодействия динамических систем, класс отношений которых весьма широк: единство, содружество, содействие, симбиоз и конфликт1. Неантагонистические противоречия (нестрогий конфликт) преодолеваются путем компромисса. По другому разрешаются непреодолимые расхождения в собственно конфликте. Здесь речь идет об уничтожении противной стороны или нанесении ей максимального ущерба2. Несомненно, наиболее конструктивной, экономичной формой разрешения противоречий является компромисс. Недаром ещё в Нагорной проповеди сказано: «Мирись с соперником твоим, пока ты ещё на пути

сним».

ВТРИЗ выделяется три вида противоречий: административное, техническое, физическое. В самом факте возникновения изобретательской задачи, согласно, Г.С. Альтшуллеру, уже присутствует противоречие: нужно что-то сделать, а как это сделать – неизвестно3. Такие противоречия принято назвать административными или социальными.

Административное противоречие (АП) звучит так: «надо улучшить систему,

но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это». Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием/снятием административных решений.

Вглубине АП лежат технические противоречия (ТП): если известными способами улучшить одну часть (или один параметр) технической системы, недопустимо ухудшится другая часть (или другой параметр). Поэтому техническое противоречие звучит так: «улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра».

Техническое противоречие (ТП) – это и есть постановка изобретательской задачи. Правильно сформулированное ТП обладает определенной эвристической ценностью. Переход от АП к ТП резко понижает размерность задачи, сужает поле поиска решений и позволяет перейти от метода проб и ошибок к алгоритму (АРИЗ), который либо предлагает применить один или несколько стандартных технических приёмов, либо (в случае сложных задач) указывает на одно или несколько физических противоречий.

Вфизическом противоречии (ФП) к одной и той же части системы предъявляются взаимопротивоположные требования. Нетрудно видеть, что ФП – это и есть диалектическое противоречие. Таким образом, при формулировке

физического противоречия «для улучшения системы какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно».

1Дружинин, В.В. Введение в теорию конфликта / В.В. Дружинин, Д.С. Конторов, М.Д. Конторов. – М.: Радио и связь, 1989. – 288 с.

2В социальной психологии выделяют три способа разрешения конфликта: 1) изоляция (когда запрещается соприкосновение враждующих сторон), 2) компромисс и 3) элиминация (имеющая целью уничтожение противника).

3Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. – М.: Советское радио,

1979. – С. 20.

27

Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы. Для решения задачи изобретатель должен воспользоваться справочником физических эффектов и таблицей их применения.

Таким образом, в конечном счете, центром любой проблемы является противоречие. На практике во время постановки проблемы противоречие выступает как единство двух несовместимых требований, предъявляемых системе

(рис. 2).

Рис. 2. Структура противоречия в исходной ситуации

В надсистеме (НС) всегда опережающими темпами развиваются потребности к своим системам, а существующие системы обладают конкретными возможностями, которые могут совпадать (или не совпадать) с потребностями НС

(рис. 3).

Имеет потребности

НС

С

В ходе анализа исходной ситуации идет уточнение противоречия и сужение зоны системного пространства, где оно проявляется (рис. 4). Проявляется линия противоречий. На каждом этапе возможен выход в зону разрешения противоречия. Но, чем глубже вскрыта причина, тем лучше получается её решение.

28

более определенную информацию об имеющемся состоянии системы (которая часто вводится словами «Дано» или «Известно») и другую, менее определенную, размытую информацию о желательном для решателя задачи состоянии системы (которая вводится словами «Найти» или «Требуется»).

Требование указывает на то, что в данных условиях следует искать.

Результат решения задачи – это и есть определение того искомого, о котором говорится в требованиях задачи (причем искомое не представлено явно в имеющейся системе условий – иначе задача не была бы задачей). В процессе решения задачи решатель совершает переход от неопределенности к определенности (происходит раскрытие, снятие неопределенности). Другими словами, в процессе мыследеятельности решатель простраивает в своей голове модель желаемой системы, для того, чтобы сделать затем подобное построение на реальной системе.

Анализ1 и синтез2 в самом общем понимании – это процессы мысленного или фактического разложения целого на составные части для их изменения (рассмотрения и познания), а также воссоединения целого из частей.

Анализ является логическим способом воспроизведения в мышлении расчлененной объективно существующей целостной системы. В процессе синтеза в мышлении воспроизводится действительное взаимодействие расчлененных в процессе анализа компонентов, движение частей и системы в целом.

Этапы анализа и синтеза диалектически взаимосвязаны. Противоречивость этапов анализа и синтеза является проявлением противоречивости процесса познания. Ещё Г. Гегель характеризовал диалектический метод одновременно как аналитический и синтетический.

Анализ не является самоцелью, подобно тому, как части подчиняются целому, служат ему, анализ в конечном счете служит синтезу, свершается во имя синтеза, направляется и контролируется синтезом.

Будем понимать под НС, КС и Пр – информацию, соответственно, о начальном и конечном состояниях реальной системы и процедуре перехода от первого состояния ко второму. Так устроен наш мир, что в процессе деятельности люди обнаруживают большую неопределенность информации либо о КС, либо о НС системы. В зависимости от этого формируется два направления движения к выравниванию информации (рис. 5).

Метод решения задачи от конечного состояния (КС) к начальному (НС) ещё греческие геометры назвали анализом, что по смыслу означает «решение от конца к началу»3.

в самом начале».

30

Анализируя процессы мышления, психологи (С.Л. Рубинштейн и др.) выделили комплекс операций, своеобразный механизм поискового исследования, названный «анализ через синтез». Механизм «анализа через синтез» выступает, таким образом, как процесс моделирования и мысленного эксперимента, как процесс оперирования с моделью: модель исследуемого объекта «включается», «поворачивается», из нее «вычерпывается все новое содержание».

В связи с вышеизложенным можно отметить сводимость задач анализа к задачам синтеза. В терминах ТРИЗ это получило название «обращение задачи», т.е. сведение задач «на обнаружение» («на измерение») к задачам «на изменение».

Множество задач обнаружительного характера распространены не только в науке (при проведении исследований, о чем речь пойдет позже)1, но особенно в ходе расследования различных диверсий, аварий и катастроф, а также в криминалистической практике. В ТРИЗ разработка методик и алгоритмов решение задач «на обнаружение» привела к созданию так называемого

диверсионного подхода или диверсионного анализа (коротко – «диверсионки» или ДА). Сегодня эти подходы активно используются во многих сферах человеческой деятельности2.

С самого начала в ТРИЗ встала необходимость определиться с классификацией задач. Г.С. Альтшуллер писал: «Научный подход к изучению изобретательского творчества начинается с понимания простой истины: задачи бывают разные, нельзя изучать их «вообще». Есть очень легкие задачи, их решают после нескольких попыток, и есть задачи невообразимой трудности, которые решаются в течение многих лет. Почему легки легкие задачи? Что именно делает задачу трудной? Нельзя ли какими-то приемами преобразовать трудную задачу в легкую?»3

Г.С. Альтшуллером была собрана статистика (за 1965 и 1969 годы по 14 классам изобретений)4, показывающая распределение изобретений в мировом патентном фонде по пяти уровням (табл. 6). Из неё следует, что для получения сильных решений в случае перебора вариантов нужно огромное количество интеллектуальных проб. Тем не менее, решение задач высокого уровня сразу подразумевает выход за пределы знаний профессиональной области решателя задачи. Проведенный в 1982 г. аналогичный анализ по трем классам изобретений дал соответственно следующий цифровой ряд по первым трем уровням изобретений: 49%, 55% и 6%. Крупные и крупнейшие изобретения

1Злотин, Б.Л. Решение исследовательских задач / Б.Л. Злотин, А.В. Зусман. – Кишинев: МНТЦ «Прогресс», Картя Молдовеняскэ, 1991. – 204 с.

2См.: Даниловский, Ю. Диверсионный анализ. Обзор / Ю. Даниловский. – http://www. metodolog.ru/01282/01282.html; Пашутин, С. Диверсионный подход как способ достижения устойчивости в бизнесе / С. Пашутин // Управление персоналом. – 2004. – № 1-2. –

http://www.top-personal.ru/issue.html?753 и др.

3 Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука / Г.С. Альтшуллер. – М.: Советское радио,

1979. – С. 14.

4 Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения / Г.С. Альтшуллер. – М.: Московский рабочий, 1969.

32